JP2005110112A - 通信システムにおける無線通信装置の認証方法及び無線通信装置及び基地局及び認証装置。 - Google Patents

通信システムにおける無線通信装置の認証方法及び無線通信装置及び基地局及び認証装置。 Download PDF

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Abstract

【課題】無線アクセスシステムにおける端末局の認証において、認証開始から認証終了までの認証処理時間を短縮し、認証処理時間の通信中断による通信品質の劣化を防止する。また、認証処理時間の短縮により、端末局のネットワークへの接続を簡便化する。
【解決手段】認証サーバ又は基地局によってネットワークとの通信を許可された端末局に対して認証チケットが配布される。認証チケットを有する端末局は、基地局に帰属する際に認証チケットを送信することにより、認証サーバを使用せずに、基地局との間で認証処理を完了することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無線通信装置が無線通信を介してネットワークと通信する通信システムにおける無線通信装置の認証方法及び無線通信装置及び基地局及び認証装置に関する。特に、無線通信装置がネットワークとの通信の許可を受けるための認証において、セキュリティの保持及び認証処理時間の短縮を同時に可能とする、無線通信装置の認証方法及び無線通信装置及び基地局及び認証装置に関する。
今日、無線通信技術の発展により、無線ローカルエリアネットワーク(Wireless Local Area Network: 無線LAN)や携帯電話といった無線通信を利用した無線アクセスシステムが広く普及している。これらの無線アクセスシステムは、企業内や家庭内といった私設ネットワークにおいてのみならず、公衆ネットワークにおいての展開も始まっている。
無線アクセスシステムはネットワークと通信する利用者の移動性が高いという利点を有する一方、有線アクセスシステムに比べ傍受や詐称が容易であるという欠点を有する。従って、無線アクセスシステムにおいては、セキュリティ施策が有線アクセスシステム以上に重要となる。
以下に、無線LANアクセスシステムを例として、無線アクセスシステムにおけるセキュリティ施策について説明する。
無線LANアクセスシステムは、ネットワーク、基地局、認証サーバ及び端末局から構成される。ネットワークはインターネットに接続されたLANのような有線ネットワークである。ここでは、ネットワーク上に接続している基地局以外の通信装置や他のネットワークを含めてネットワークと呼ぶ。基地局はネットワーク及び認証サーバと接続されている。認証サーバはネットワークに接続される端末局の正当性を判断し、接続を認証するものである。端末局は利用者の利用する通信端末であり、基地局と無線通信し、基地局を介してネットワーク、認証サーバ及び他の端末局と通信するものである。端末局が基地局と無線通信することができる地域的範囲を無線アクセスサービスエリアと呼ぶ。
無線LANアクセスシステムは、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers ：米国、電気／電子技術者協会）802委員会によって策定され、 IEEE 802.11と名づけられた技術仕様（非特許文献１）が標準仕様となっている。しかし、 IEEE 802.11では主に無線空間における端末局と基地局、あるいは基地局と基地局のＬＡＮ接続方式を仕様として定義しており、セキュリティ仕様の脆弱性が多々指摘されている。
このIEEE 802.11におけるセキュリティ仕様の脆弱性を補強するという観点から、同じIEEE 802委員会が策定したIEEE802.1X (非特許文献２）というセキュリティ技術仕様が定義されており、端末局が基地局へ接続する際の端末局認証の事実上の標準仕様として広く採用されている。IEEE802.1Xはもともと有線LAN媒体を共有して接続する通信装置の認証技術を仕様として策定しており、Wi-Fiアライアンスという団体がこの仕様を無線LANに対して拡張したWPA（Wi-Fi Protected Access）（非特許文献３）という規格を定義している。いずれも無線LANアクセスにおけるセキュリティ施策のうち、特に端末局認証の方式や手順を仕様として定義しており、標準仕様として広く採用されている。
以下に、IEEE802.1XやWPAにおける端末局の認証処理を説明する。端末局はネットワークとの通信を開始すべく、基地局のうちのいずれかに帰属（IEEE802.11におけるAssociationに対応）する。基地局は端末局の帰属を検出すると、帰属してきた端末局をネットワークへの接続を許可できるか否かを認証サーバに問い合わせる。認証サーバが、予め登録されている識別情報をもとに端末局が正当なものであることを確認した場合、認証完了または認証成功メッセージが帰属した基地局を通じて端末局へ通知され、基地局は認証された端末局に対して通信ポートを開放する。端末局は認証成功を受けて基地局を介した通信を開始する。
この端末局の認証処理では、端末局、基地局、及び認証サーバの間でいくつかの情報の交換が必要となる。認証サーバが基地局からネットワークを介して地理的に離れた位置に設置されている場合は、これらの情報は有線あるいは無線通信によって交換されるため、通信における伝送遅延及び装置や局における処理遅延によって、認証開始から終了までに相当の認証処理時間がかかることになる。また、認証における情報は他の通信トラフィックと同じ優先度で扱われるため、通信トラフィックが混雑している場合は伝送遅延が増加し、認証処理時間はさらに長くなる。端末局は一連の認証処理が完全に終了するまで、ネットワークへの接続が許可されないため、ネットワークと通信することができない。従って、認証処理時間の長期化によって、以下のような問題が生じる。
第一に、ハンドオーバーの際に通信品質上の問題が生じる。端末局が移動しながらネットワークと通信をする場合を考える。端末局は、帰属している基地局に対応する無線アクセスサービスエリアから異なる基地局に対応する無線アクセスサービスエリアへと移動する。この際、端末局は帰属する基地局を切り換える、即ちハンドオーバーを行う必要がある。ハンドオーバーの際には、端末局は帰属している基地局への帰属を解除し、移動先の基地局へ新たに帰属する。IEEE802.1XやWPAに従う場合、端末局は、新たな帰属に伴い移動先の基地局を介して認証サーバとの間で認証処理を実行する。この際、ハンドオーバー自体に要する時間、即ち帰属の切り換えに要する時間に加えて、上記の認証処理時間中は、端末局とネットワークとの間の通信が通信プロトコルの物理層において中断することになる。
通常、ハンドオーバー自体に要する時間の物理層における通信中断は、通信プロトコルの上位層の機能よって補償できる程度であり、通信の当事者に認識されることはない。しかし、上記の認証処理時間の物理層における通信中断は、上位層においても補償不可能な程度となることがある。例えば、端末局が、音声や画像のような連続性及びリアルタイム性を必要とするデータを扱う通信を行っている場合には、ハンドオーバーに伴う認証によって、上位層における通信に品質の劣化が生じる。最悪の場合には上位層においても通信が切断されることとなる。
第二に、端末局が基地局への帰属を一端解除し、同一の基地局に再度帰属した際にも、上記の認証処理を実行する必要があるという問題を生じる。正当な端末局が直前まで帰属していた基地局に再度帰属するだけであるにもかかわらず、上記の認証処理が完了するまでネットワークとの通信を開始することができないのは、端末局の利用者にとって不便である。
上記の問題を解決するためには、認証処理時間を短縮する必要がある。また、無線アクセスシステムの性質上、単に認証処理時間を短縮するだけでなく、十分なセキュリティを保持することも必要となる。さらに、IEEE802.1XやWPAが標準仕様として広く採用されている現状を考慮すると、IEEE802.1XやWPAの方式を採用するシステムと互換性を持った方法で上記の問題を解決することも必要となる。これに対して以下のような従来技術がある。
例えば、各基地局に帰属する可能性のある全ての端末局の識別情報を装備し、認証サーバを使用せずに、各基地局において端末局を認証する方法がある（特許文献１乃至４）。この基地局で認証を行う方法によれば、基地局と端末局との間の情報交換のみによって認証を行うことができるため、IEEE802.1XやWPAの方式に比べて認証処理時間を短縮することができる。
しかし、この方法には以下のような問題がある。複数の基地局を備え、多数の端末局が広い地域的範囲において無線アクセス可能な無線アクセスシステムにおいては、識別情報が膨大な量となる。また、セキュリティ向上やアクセス可能な端末局の追加や削除のために、システム運用中にも全ての基地局に対して識別情報の更新、追加、削除を行う必要がある。従って、上記の基地局で認証を行う方法では、システムの実装／管理に過大なコスト／手間を要するという問題がある。さらに、認証サーバを使用しないため、標準仕様であるIEEE802.1XやWPAの方式を採用するシステムと互換性がないという問題もある。
また、ハンドオーバー前の基地局からハンドオーバー後の基地局に対して識別情報を転送し、認証サーバを使用せずに各基地局において端末局を認証する方法がある（特許文献５）。この方法によれば、認証サーバを介することによる処理遅延、伝送遅延を排除することが可能であり、IEEE802.1XやWPAの方式に比べて認証処理時間を短縮することができる。
しかし、この方法では、ハンドオーバー前の基地局とハンドオーバー後の基地局との間の情報交換のための通信が発生し、認証処理時間を効果的に短縮することができないという問題がある。さらに、認証サーバを使用しないため、標準仕様であるIEEE802.1XやWPAの方式を採用するシステムと互換性がないという問題もある。
これらの他にも、無線LANアクセスシステムにおけるハンドオーバー時の認証方法(特許文献６)、認証処理の簡素化方法(特許文献７)、セキュリティの高い認証方法（特許文献８）に関する技術がある。しかし、これらは、帰属切り換えのようなネットワークへの再接続の場合であっても、常に認証サーバを使用する認証方法を提供するものであって、上記の認証処理時間の問題を解決するものではない。
特開平６−２６１０４３ 特開２００３−５６４１ 特開２００３−１０１５４５ 特開２００２−１９８９７１ 特表２００３−５１６０００ 特開２００３−６０６５３ 特開２００１−１４４８２１ 特開２００１−１１１５４４ ANSI/IEEE std 802.11, 1999 Edition, Local and metropolitan area networks Specific requirements Part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications. IEEE802.1X, Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Standard for Port based Network Access Control. Wi-Fi Protected Access (WPA), Version 1.2.
上記のように、無線アクセスシステムにおける端末局の認証方式には以下の課題があった。
標準仕様として広く採用されている、IEEE802.1XやWPAのような端末局認証方式においては、端末局、基地局及び認証サーバの間で情報を交換し、認証処理を実行する必要がある。認証サーバが基地局からネットワークを介して地理的に離れた位置に設置されている場合は、これら情報交換は有線又は無線通信を介して行われるため、各装置、局における処理遅延、通信における伝送遅延によって、認証開始から認証終了までに相当の認証処理時間を要する。認証処理時間の間、端末局はネットワークと通信することができない。また、この認証は端末局が基地局に帰属し、ネットワークと通信を開始する度に実行される。従って、ハンドオーバーの際に通信品質が劣化するという課題がある。特に、音声や映像のような連続性及びリアルタイム性を必要とするデータを扱う通信においては顕著な課題となる。
また、端末局が基地局への帰属を一端解除し、同一の基地局に再度帰属した際にも、当然に上記の認証処理を実行する必要がある。従って、正当な端末局が直前まで帰属していた基地局に再度帰属するだけであるにもかかわらず、上記の認証処理時間の間はネットワークとの通信を開始することができないこととなり、端末局の利用者にとって不便になるという課題がある。
上記の問題を解決するためには、認証処理時間を短縮する必要がある。また、無線アクセスシステムの性質上、単に認証処理時間を短縮するだけでなく十分なセキュリティを保持することも必要となる。さらに、IEEE802.1XやWPAのような標準仕様が広く採用されている現状を考慮すると、IEEE802.1XやWPAのような方式を採用するシステムと互換性を持った方法で上記の問題を解決することも必要となる。
これに対して、各基地局に帰属する可能性のある全ての端末局の識別情報を装備し、認証サーバを使用せずに各基地局において端末局を認証する方法がある。しかし、この方法によっては、認証処理時間の短縮を図ることはできるものの、システムの実装／ 管理に過大なコスト／手間を要するという課題がある。さらに、認証サーバを使用しないため、標準仕様であるIEEE802.1XやWPAのような方式と互換性がないという課題もある。
また、ハンドオーバー前の基地局からハンドオーバー後の基地局に対して識別情報を転送し、認証サーバを使用せずに各基地局において端末局を認証する方法もある。しかし、この方法では、ハンドオーバー前の基地局とハンドオーバー後の基地局との間の情報交換のための通信が発生し、認証処理時間を効果的に短縮することができないという課題がある。さらに、認証サーバを使用しないため、標準仕様であるIEEE802.1XやWPAのような方式と互換性がないという課題もある
上記の課題を解決するために、本発明の認証方法は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークと前記基地局と接続された認証サーバとを含む通信システムにおいて、前記基地局のいずれかとの無線通信を介して前記ネットワークと通信する端末局の認証方法であって、前記端末局が、認証サーバとの間で、前記端末局が前記ネットワークとの通信の開始を許可されるために必要な第１の認証処理を実行する。さらに、前記端末局が、前記第１の認証処理の結果に基づいて、前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの間の通信を開始する。また、前記認証サーバが、前記第１の認証処理の結果に基づいて前記端末局と前記ネットワークとの通信を許可したことを示す認証チケットを前記端末局に対して送信する。また、前記端末局が、前記認証チケットを記憶する。さらに、前記端末局が、前記基地局のいずれかとの通信を終了した後、再度前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの通信を開始するにあたって、前記認証チケットを前記基地局のいずれかに送信する。また、認証チケットを受信した前記基地局が、前記端末局との間で、前記認証サーバを介さずに、前記第１の認証処理と異なる、前記認証チケットに基づいた第２の認証処理を実行する。さらに、前記端末局が、前記第２の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始することを特徴とする。
本発明の無線通信装置は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおいて、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置であって、前記ネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始し、前記第１の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始し、前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶することを特徴とする。
また、前記ネットワークとの通信の開始に必要な前記認証情報を記憶している場合に、前記第１の認証処理と異なる第２の認証処理を開始することを特徴とする。
本発明の無線通信装置は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおいて、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置であって、前記ネットワークとの通信を開始するに際し、前記ネットワークとの通信に必要な認証情報を記憶していない場合に第１の認証処理を開始し、前記認証情報を記憶している場合に前記第１の認証処理とは異なる第２の認証処理を開始することを特徴とする。
また、前記第２の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始し、前記ネットワークとの通信と並行して前記第１の認証処理を開始することを特徴とする。
また、前記第２の認証処理において、前記認証情報を前記基地局に対して送信することを特徴とする。
また、前記認証情報が、当該無線通信装置が当該認証情報を前記基地局に対して送信した日時に関する時刻情報を含むことを特徴とする。
さらに、前記認証情報が暗号化情報を含み、前記認証情報を前記暗号化情報によって暗号化処理を施して前記基地局に対して送信することを特徴とする。
また、前記認証情報が、当該無線通信装置のID情報と、前記認証情報の有効期間情報と、前記認証情報の有効範囲情報とのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。
また、前記第１の認証処理を前記基地局と接続された認証装置との間で実行し、前記認証情報が、前記認証装置から送信され、前記認証装置が設定する証明情報を含むことを特徴とする。
また、前記第１の認証処理を前記基地局との間で実行し、前記認証情報が前記基地局から送信され、前記基地局が設定する証明情報を含むことを特徴とする。
さらに、前記認証情報が無効となった場合に前記第１の認証処理を再度開始することを特徴とする。
本発明の無線通信装置は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおいて、前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークと通信する無線通信装置であって、前記ネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始する手段と、前記第１の認証処理の結果に基づいて前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの間の通信を開始する手段と、前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶する手段と、前記基地局のいずれかとの通信を終了した後、再度前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの通信を開始するにあたって、前記第１の認証処理と異なる第２の認証処理を実行するために前記認証情報を前記基地局のいずれかに対して送信する手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の基地局は、ネットワークと、前記ネットワークと通信する無線通信装置とを含む通信システムにおいて、前記ネットワークと接続され前記無線通信装置と通信する基地局であって、前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を許可されたことを示す認証情報が前記無線通信装置から送信されない場合は、前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始するために必要な第１の認証処理を開始し、前記無線通信装置から前記認証情報が送信された場合は、前記認証情報に基づいて前記第一の認証処理とは異なる第２の認証処理を開始し、前記第１の認証処理又は前記第２の認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置と前記ネットワークとの通信を許可することを特徴とする。
本発明の認証装置は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークと前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置とを含む通信システムにおいて、前記基地局と接続された認証装置であって、前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始するために必要な認証処理を開始し、前記認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置に対して認証情報を送信することを特徴とする。
本発明の認証方法は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおける、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置の認証方法であって、前記無線通信装置がネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始する第１の認証ステップと、前記第１の認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始する第１の通信開始ステップと、
前記無線通信装置が前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶する認証情報記憶ステップと、を備えることを特徴とする。
また、前記無線通信装置が前記ネットワークとの間の通信を開始する際に前記ネットワークとの通信の開始に必要な前記認証情報を記憶している場合は、前記第１の認証ステップと異なる第２の認証ステップを開始することを特徴とする。
本発明の認証方法は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおける、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置の認証方法であって、無線通信装置が前記ネットワークと通信を開始する際にネットワークとの通信に必要な認証情報を記憶していない場合に、第１の認証処理を開始する第１の認証ステップと、無線通信装置が前記ネットワークと通信を開始する際に前記認証情報を記憶している場合に、前記第１の認証処理とは異なる第２の認証処理を開始する第２の認証ステップと、を備えることを特徴とする。
また、前記第２の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始する第２の通信開始ステップと、前記ネットワークとの通信と並行して前記第１の認証処理を開始する追加認証ステップと、を備えることを特徴とする。
また、前記第２の認証処理において、前記無線通信装置が前記認証情報を前記基地局に対して送信することを特徴とする。
また、前記第１の認証処理が前記無線通信装置と前記基地局と接続された認証装置との間で実行され、前記認証情報が、前記認証装置から送信され、前記認証装置が設定する証明情報を含むことを特徴とする。
また、前記第１の認証処理が前記無線通信装置と前記基地局との間で実行され、前記認証情報が前記基地局から送信され、前記基地局が設定する証明情報を含むことを特徴とする。
さらに、前記認証情報が無効となった場合に前記第１の認証処理を再度開始する再認証ステップを備えることを特徴とする。
本発明の認証方法は、少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおける、前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークと通信する無線通信装置の認証方法であって、前記無線通信装置がネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始する初期認証ステップと、前記初期認証ステップにおける前記第１の認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始する通信開始ステップと、前記無線通信装置が前記初期認証ステップにおける前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶する認証情報記憶ステップと、第１の通信開始ステップを実行した後、前記無線通信装置が前記基地局のいずれかとの通信を終了する通信中断ステップと、前記通信終了ステップを実行した後、前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信の開始に必要な前記認証情報を記憶していない場合には前記第１の認証処理を開始し、前記ネットワークとの通信に必要な前記認証情報を記憶している場合には前記認証情報に基づいて前記第１の認証処理と異なる第２の認証処理を開始する認証ステップと、前記認証ステップにおける前記第１の認証処理又は前記第２の認証処理に基づいて前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を再開する通信再開ステップと、を備えることを特徴とする。
上記の手段によれば、いずれかの基地局に帰属する際に認証装置によって認証された無線通信装置／端末局が、同一又は異なる基地局に再度帰属する際の認証処理時間を、従来技術に比べて大幅に短縮することができる。
また、無線通信装置／端末局と基地局が共有し、定期的に更新される暗号化情報によって認証情報／認証チケットを暗号化して送信することによって、高いセキュリティを保持したまま認証処理時間を短縮することができる。
また、証明情報／認証サーバ署名又は基地局署名、使用者ID情報及び時刻情報／使用日時情報から、認証情報／認証チケットの正当性を判断することにより、認証情報／認証チケットの不正使用を排除し、高いセキュリティを保持したまま認証処理時間を短縮することができる。
また、認証情報／認証チケットに有効期間、有効範囲を設けることによって、システムの規模、用途等によってセキュリティの程度を設定することができる。
また、各基地局に帰属する可能性のある全ての無線通信装置／端末局の識別情報を装備する必要がないため、従来技術に比べ、システムの実装／管理にコスト／手間をかけずに、セキュリティを保持したまま認証処理時間を短縮することができる。
また、上記の手段を無線LANアクセスシステムに適用する場合、IEEE802.11、IEEE802.1X及びWPAのような標準仕様を採用しつつ、その拡張として実装することができる。従って、既存のシステムとの互換性を維持しつつ、低コストで実装することができる。
上記の認証処理時間の短縮によって、ハンドオーバーの際の通信プロトコルの物理層における通信中断時間を短縮し、高いセキュリティを保持しつつ、上位層における通信品質の劣化を防止することができる。特に、音声や映像のような連続性及びリアルタイム性を必要とするデータを扱う通信においては顕著な効果を奏する。
また、無線通信装置／端末局が基地局への帰属を一端解除し、同一の基地局に再度帰属した際の認証処理時間を短縮することもできる。これにより、正当な無線通信装置／端末局が直前まで帰属していた基地局に再度帰属するだけである場合に、高いセキュリティを保持しつつネットワークとの通信を迅速に再開し、利用者の利便性を高めることができる。
本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。しかしながら、かかる実施形態は本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図１は本実施例の無線アクセスシステムの構成を示すものである。ただし、本実施例の説明に必要な構成要素のみを記載してある。
本実施例の無線アクセスシステムは、端末局１０と、基地局２００〜２０４と、ネットワーク８０と、認証サーバ３０とからなる無線LANアクセスシステムである。
ネットワーク８０はやインターネットに接続されたLANのような有線ネットワークである。ここでは、ネットワーク８０に接続された通信装置や他のネットワークを含めてネットワーク８０と呼ぶこととする。
基地局２００〜２０４は、ネットワーク８０及び認証サーバ３０と接続され、双方向の有線通信を行う。基地局２００〜２０４は、それぞれ端末局１０との無線通信を受け持つ無線アクセスサービスエリアを有する。本実施例では、基地局２００及び基地局２０１に対応する無線アクセスサービスエリアを、それぞれ無線アクセスサービスエリア７００及び７０１とする。
端末局１０は、自らが属する無線アクセスエリアに対応する基地局に帰属（IEEE802.11におけるAssociationに対応）し、該基地局との無線通信を介してネットワーク８０及び認証サーバ３０と通信する。ネットワーク８０と通信するとは、ネットワーク８０又はネットワーク８０に接続された他のネットワークに接続された通信装置と通信することを意味する。接続された通信装置には、端末局１０と同様に基地局を介してネットワーク８０と通信する他の端末局も含まれる。
端末局１０は、異なる基地局に対応する無線アクセスエリアをまたがって移動することができる。この場合、端末局１０は、帰属する基地局を切り換える、即ちハンドオーバーを行うことによりネットワーク８０との通信を継続することができる。例えば、図１に示すように、端末局１０は、無線アクセスサービスエリア７００から無線アクセスサービスエリア７０１に移動する場合、基地局２００への帰属を解除し、基地局２０１へ帰属するハンドオーバーを行う。
図２は、本実施例の端末局１０の構成を示すものである。ただし、本実施例の説明に必要な構成要素のみを記載してある。端末局１０は、無線送受信部１１と、制御部１２と、認証チケット記憶部１５と、から構成される無線通信装置である。無線送受信部１１は、基地局から受信した無線信号の周波数をダウンコンバートし、A/D変換、復調処理を施して制御部１２に送信する。また無線送受信部１１は、制御部１２から受信した信号に変調、D/A変換処理を施し、周波数をアップコンバートして無線信号として基地局に送信する。制御部１２は通信制御部１３と、認証制御部１４とから構成される。通信制御部１３は、無線送受信部１１との間で信号の送受信を行う。さらに、通信制御部１３は、帰属している基地局との正常な通信が可能な限界地点である受信電波限界地点を検出し、また、最寄りの基地局の検索をする。受信電波限界地点の検出は、受信電波強度の低下や、信号誤り率の上昇に基づいて行う。基地局の検索には、IEEE802.11に規定されるアクティブ・スキャン又はパッシブ・スキャンが適用される。認証制御部１４は、通信制御部との間で信号の送受信を行い、認証サーバ３０との間の認証処理、基地局との間の認証処理、基地局への帰属処理及び帰属解除処理を行う。ここで、上記の帰属（Association）処理及び帰属解除（Disassociation）処理は、IEEE802.11の規定に従うものである。認証チケット記憶部１５は、認証制御部１４との間で信号の送受信を行い、認証制御部１４の要求に応じて、後に詳しく説明する認証チケットを記憶し、または、認証制御部１４に送信する。
図３は基地局２００〜２０４の構成を示すものである。ただし、本実施例の説明に必要な構成要素のみを記載してある。基地局２００〜２０４は、無線送受信部２１と、制御部２２と、送受信部２５とから構成される無線LANアクセスシステムのアクセスポイントである。無線送受信部２１は、端末局１０から無線信号を受信し、復調処理等を施して制御部２２に送信する。また、無線送受信部２１は、制御部２２からの信号を受信し、変調処理等を施して無線信号として端末局１０に送信する。制御部２２は、通信制御部２３及び認証制御部２４から構成される。通信制御部２３は、無線送受信機２１からの信号を認証制御部２４及び送受信部２５に送信し、送受信機２５からの信号を認証制御部２４及び無線送受信部２１に送信し、認証制御装置２４からの信号を無線送受信部２１及び送受信部２５に送信する。また、通信制御部２３又は端末局１０とネットワーク２５との間の通信を許可するか否かを制御する。認証制御部２４は、通信制御部２３との間で信号の送受信を行い、端末局１０の認証処理、帰属処理及び帰属解除処理を行う。送受信部２５は、通信制御部２３からの信号に変調処理等を施しネットワーク８０又は認証サーバ３０に送信する。また、送受信部２５は、ネットワーク８０又は認証サーバ３０からの信号に復調処理等を施して通信制御部２３に送信する。
図４は認証サーバ３０の構成を示すものである。ただし、本実施例の説明に必要な構成要素のみを記載してある。認証サーバ３０は、送受信部３１、制御部３２及び識別情報記憶部３３から構成され、端末局の認証を行う機能を有する認証装置である。送受信部３１は、基地局２００〜２０４のいずれかからの信号を受信し、復調処理等を施して制御部３２に送信する。また、送受信部３１は、制御部３２からの信号に変調処理等を施して基地局２００〜２０４のいずれかに送信する。識別情報記憶部３３は、予め設定される端末局１０の識別情報を記憶している。制御部３２は、送受信部３１との間で信号の送受信を行い、基地局２００〜２０４のいずれかを介して端末局１０の認証処理を行う。上記の認証処理は、識別情報記憶部３３に記憶された識別情報に基づいて行われる。また、制御部３２は、基地局２００〜２０４のいずれかを介して、端末局１０に対して、後に詳しく説明する認証チケットを配布する。
以下に、本実施例の動作について詳細に説明する。図５は、いずれの基地局にも帰属していない端末局１０が基地局２００に帰属し、ネットワーク８０とデータ通信を開始する際の動作を示すものである。
端末局１０の通信制御部１３が自らの存在する位置から最寄りの基地局を検索し、基地局２００に帰属することを決定する。認証制御部１４は基地局２００に対し帰属要求をし、基地局２００の認証制御部２４との間での帰属手順を経て基地局２００に帰属する。ここで、上記の基地局検索及び帰属手順は、IEEE802.11の規定に従うものである(S１０)。
基地局２００に帰属しただけでは、端末局１０とネットワーク８０との間の通信は許可されない。具体的には、基地局２００の通信制御部２３が上記の通信を禁止している。そこで、上記のデータ通信を開始すべく、端末局１０と認証サーバ３０の間で、基地局２００を介した認証処理が行われる。具体的には、端末局１０の帰属を認識した基地局２００の認証制御部２４が、認証サーバ３０の制御部３２に認証を要求する。その後、端末局１０の認証制御部１４と認証サーバ３０の制御部３２との間で基地局２００を介した認証処理が実行される。この認証処理は、予め設定され認証サーバ３０の識別記憶部３３に記憶されている端末局１０の識別情報に基づいて行われる。また、この認証処理はIEEE802.1XやWPAの規定に従うものである（S１１）。
上記の認証が成功すると、即ち認証サーバ３０によって端末局１０の正当性が確認されると、端末局１０と基地局２００の間の無線通信路が暗号化される。具体的には、端末局１０はIEEE802.1XやWPAに定義された鍵配布プロトコルに従って暗号鍵を受け取るか、若しくは予め端末局１０及び基地局２００に手動で設定された暗号鍵を用いて無線通信路に暗号化処理を施す。この暗号化には、IEEE802.11で規定されるWEP暗号化を適用する（S１２）。
上記の暗号化が完了すると、基地局２００の通信制御部２３によって端末局１０とネットワーク８０の間の通信が許可され、この通信が開始される。端末局１０とネットワーク８０の間の通信が開始された後（S１３）、認証サーバ３０は認証チケットを発行し、端末局１０に対して配布する。
本発明の特徴は、認証サーバから配布される認証チケットを使用する点にある。この認証チケットは、端末局１０の正当性が認証サーバ３０によって認証されたことを証明する認証情報であり、その証明情報が含まれている。また、認証チケットは、自身を暗号化して送信するための暗号化情報を含んでいる。上記のようにネットワークとの通信を許可された端末局１０は、再度基地局に帰属する際に、認証チケットを使用して基地局との間で認証処理を完了することができる。即ち、本願発明は、認証サーバによる認証処理とは異なる、より短時間で完了できる認証処理を提供する。
以下では、上記の認証チケットの暗号化に必要な暗号化情報をパスフレーズと呼ぶ。また、本実施例では、認証チケットに含まれる証明情報を認証サーバの署名とする。
図６は認証サーバ３０から端末局１０に対して配布される認証チケットの構成を示すものである。認証チケットは、ヘッダ５０１と、使用者ID情報５０２と、有効範囲情報５０３と、有効期間情報５０４と、使用日時情報５０５と、認証サーバ署名５０６と、パスフレーズ５０７とから構成される。
ヘッダ５０１は、一般的な通信プロトコルで使用されるメッセージ／パケットIDのようなものに相当し、基地局における認証チケットの処理を容易にするためのものである。使用者ID情報５０２は、認証サーバ３０によって認証された端末局１０の正体を示すID情報である。有効範囲情報５０３は、認証チケットを有効なものとして使用することがきる基地局のリストである。有効期間情報５０４は、認証チケットが有効な期間を示すものである。システムの規模、用途等に応じて、有効範囲情報５０３及び有効期間情報５０４を設定することにより、セキュリティの程度を設定することができる。使用日時情報５０５は、端末局１０が認証チケットを使用した時点、即ち基地局に送信した時点の日時を示す時刻情報である。認証サーバ署名５０６は、認証サーバ３０が認証チケット発行時に設定するものであり、認証チケットの正当性を示すものである。
パスフレーズ５０７は、端末局１０が基地局に対して認証チケットを送信する際に施す暗号化の鍵である。パスフレーズ５０７は、認証サーバ３０によって定期的に更新され、認証チケットの有効範囲情報５０３に含まれる全ての基地局に配布される。本実施例では、パスフレーズ５０７の更新期間と認証チケットの有効期間が同期しており、認証チケットの有効期間切れと共にパスフレーズ５０７も更新配布される。パスフレーズ５０７は、基地局に対して安全な通信路を使って配布されるか、若しくはなんらかの形で暗号化されて配布される。
ここで、使用日時情報５０５には、端末局１０が認証チケットを基地局に送信する時点で、その日時を設定する。認証チケットの使用日時情報５０５以外の構成要素、即ち、使用者ID５０２、有効範囲情報５０３、有効期間情報５０４、認証サーバ署名５０６、及びパスフレーズ５０７は認証サーバ３０が設定する。
再び図５に戻って、認証チケットの配布及び使用方法について詳細に説明する。端末局１０とネットワーク８０との間の通信が開始された後、認証サーバ３０は、認証チケットを端末局１０に対して送信する(S１４)。具体的には、認証サーバ３０の制御部３２が、使用者ID５０２、有効範囲情報５０３、有効期間情報５０４、認証サーバ署名５０６、及びパスフレーズ５０７を設定した認証チケットを、端末局１０の認証制御部１４に送信する。端末局１０の認証制御部１４は、受信した認証チケットの認証サーバ署名５０６を確認する。その結果、認証サーバ３０によって送信された正当な認証チケットであると認めた場合には、これを認証チケット記憶部１５に記憶する。不正な認証チケットであると認めた場合にはこれを破棄し、必要に応じて再送信又は再認証処理を実行する。以下では、正当な認証チケットが認証チケット記憶部１５に記憶されたものとして説明する。
本実施例では、端末局１０とネットワーク８０との間の通信が開始された後で認証チケットが送信されることとしたが、上記の通信開始前に送信される態様をとることも可能である。この場合でも、端末局１０と基地局２００の間の無線通信路が暗号化されるなど、安全な通信路が確保された後、認証チケットがその通信路を使用して端末局１０に送信されるようにすることにより、認証チケットに付属するパスフレーズ５０７の傍受及び不正使用を防止することができる。
図７は、基地局２００に帰属しネットワーク８０と通信を行っている端末局１０が、移動に伴い帰属する基地局を基地局２０１に切り換えるハンドオーバーの際の動作を示すものである。
図１に示すように、端末局１０は、ネットワーク８０との通信を継続しながら移動し、現在帰属している基地局２００の電波到達限界地点、即ち無線アクセスサービスエリア７００の境界近くになると、基地局検索を再実行し最寄りの基地局２０１を発見する。その後、無線アクセスエリア７００から無線アクセスエリア７０１への移動に対応して、基地局２００から基地局２０１に帰属を切り換えるハンドオーバーを行う。
具体的には、端末局１０の通信制御部１３が受信電波強度の低下や、信号誤り率の上昇から無線アクセスエリア７００の境界近くであることを認識し、基地局を検索し、最寄りの基地局２０１を発見する。その後、無線アクセスエリア７００から無線アクセスエリア７０１への移動に対応して、端末局１０の認証制御部１４は基地局２００の認証制御部２４との間で帰属解除処理を完了する。続いて、端末局１０の認証制御部１４は基地局２０１の認証制御部２４との間で帰属処理を行い、端末局１０は新たに基地局２０１に帰属する。ここで、帰属処理及び帰属解除処理は、IEEE802.11の規定に従うものである（S20）。
端末局１０が基地局２００への帰属解除処理を完了した時点で、端末局１０とネットワーク８０の間の通信プロトコルの上位層における通信は継続しているが、通信プロトコルの物理層における通信は中断されている。また、端末局１０が新たな基地局２０１への帰属処理を完了した時点では、この物理層の通信は再開されていない。IEEE802.1XやWPAの認証処理に従う場合、端末局１０がこの物理層の通信を再開するためには、認証サーバ３０による再認証が必要となる。この場合、認証処理時間の長期化によって、上位層における通信をも中断する結果を招く。しかし、本実施例では、端末局１０が認証チケットを有している場合、即ち認証チケット記憶部１５に認証チケットが存在する場合には、認証サーバ３０との間の認証処理を実行する代わりに、基地局２０１との間で認証チケットに基づく認証処理を実行する。これにより、上位層における通信の中断を防ぐことができる。端末局１０が認証チケットを有していない場合には、図５同様に認証サーバ３０による再認証を行う。以下では、端末局１０が認証チケットを有している場合について説明する。
端末局１０は、基地局２０１への帰属処理終了後、基地局２０１に対して認証チケットのパスフレーズ５０７を除く部分である認証チケット本体５０８を送信する。具体的には、端末局１０の認証制御部１４が、認証チケット記憶部１５から認証チケット本体５０８を読み出し、使用日時情報５０５に現在日時を設定する。さらに、認証制御部１４は認証チケット記憶部１５からパスフレーズ５０７を読み出し、使用日時情報５０５を設定した認証チケット本体５０８を、パスフレーズ５０７を用いて暗号化し基地局２０１の認証制御部２４に送信する（S２１）。
基地局２０１は、受信した認証チケットの有効性を確認することによって、端末局１０を認証する。即ち、基地局２０１の認証制御部２４は、端末局１０から送信された認証チケット本体５０８を受信すると、予め認証サーバ３０から配布されているパスフレーズ５０７を用いて認証チケット本体５０８を復号する。認証制御部２４は、復号した認証チケットの有効範囲情報５０３及び有効期間情報５０４を確認することによって、認証チケットが有効なものであるか否かを判断する。また、認証制御部２４は、認証サーバ署名５０６を確認し、認証チケットが認証サーバ３０によって正当に発行されたものであるか否かを判断する。さらに、使用者ID情報５０２及び使用日時情報５０５を確認し、認証チケットが不正に使用されたものであるか否か判断する。認証チケットは上記のようにパスフレーズによって暗号化されて送信されるものの、無線通信路に送出される以上、端末局１０以外の悪意の者に入手され不正に使用される可能性がある。そこで、このような不正使用を排除する必要がある。具体的には、上述の帰属処理の際に端末局１０から送信された端末局１０のID情報、例えばMAC（Medium Access Control）アドレスと、使用者ID情報５０２を比較することにより、認証チケット使用者と帰属している端末局１０が一致していることを確認する。両者が一致しない場合には、不正使用と判断することができる。また、認証チケットを受信した日時と、使用日時情報５０５を比較することにより、不正使用であるか否かを判断することができる。即ち、認証チケットの使用日時情報５０５に設定された日時から受信した日時までの経過時間が、無線伝送遅延の範囲内の程度でない場合には、認証チケットを傍受した第三者による不正使用であると判断することができる（S２２）。
以上の手順により、認証チケットが有効期間内かつ有効範囲内で使用されたものであり、かつ、認証サーバ３０によって正当に発行されたものであり、かつ、正当に使用されているものである、即ち、認証チケットが全体として有効であると判断した場合には、端末局１０と基地局２０１の間の無線通信路が暗号化される。具体的には、端末局１０はIEEE802.1XやWPAに定義された鍵配布プロトコルに従って暗号鍵を受け取る、若しくは予め端末局１０及び基地局２０１に手動で設定された暗号鍵を用いる等によって無線通信路に暗号化処理を施す。この暗号化には、例えば、IEEE802.11で規定されるWEP暗号化が適用される。暗号化を完了した後、基地局２０１の認証制御部２４は、端末局１０の認証制御部１４に対し、ネットワーク８０との通信を許可する通知を送信する。これと同時に基地局２０１の通信制御部２３は、端末局１０とネットワーク８０の間の通信ポートを開放する。上記の通信を許可する通知を受信した端末局１０は、ネットワーク８０との物理層における通信を再開する（S２３）。ここで、S２０からS２３にかけての物理層における通信の中断時間が短いため、上位層における通信は継続したままである。
認証チケットの有効性が判断できない場合には、無線通信経路の暗号化が行われないと共に、認証制御部２４は上記通信を許可する通知を送信せず、通信制御部２３は端末局１０とネットワーク８０の間の通信ポートを開放しない。この場合には、認証サーバ３０による再認証が必要となる。
本実施例では、認証チケットに基づく認証処理を実行した後で、無線経路に暗号化処理を施したが、認証チケットがパスフレーズによって暗号化されているため、高いセキュリティを維持することができる。また、端末局１０と基地局２０１の間の無線経路に暗号化処理を施した後で、認証チケットに基づく認証処理を実行する態様をとることも可能である。
端末局１０とネットワーク８０の間の物理層における通信が再開された後、端末局１０は、この通信と並行して認証サーバ３０による基地局２０１を介した追加認証処理を実行する。この追加認証処理も図５の認証処理と同様のものであり、IEEE802.1XやWPAの規定に従うものである（S２４）。追加認証が成功した場合、追加認証と並行して行われている端末局１０とネットワーク８０との間の通信は、なんら影響を受けることなく継続する。しかし、追加認証が失敗に終わった場合、端末局１０とネットワーク８０との間の通信は、基地局２０１の通信制御部２３によって中止される。この追加認証は、使用者ID情報５０２及び使用日時情報５０５の確認によっては排除できない認証チケットの不正使用を排除し、よりセキュリティを向上するための施策である。例えば、認証チケットを不正入手した者が、何らかの方法によりチケット使用者を詐称しながら、かつ使用日時情報５０５に設定された日時から短時間内に認証チケットを使用した場合、基地局２０２は、認証チケットを正当なものとして取り扱ってしまう。追加認証を行うことによって、このような基地局２０２には認識できない認証チケットの不正使用を排除することができる。
端末局１０は、移動に伴いハンドオーバーを行うたびに、上述S２０〜S２４の動作を行う。
本実施例では、追加認証の際には、認証サーバ３０から端末局１０に対して認証チケットを発行しない。しかし、必要に応じて追加認証が成功した際に新たな認証チケットを発行する態様をとることも可能である。
以上では、端末局１０が帰属する基地局を切り換えるハンドオーバーを行う際の認証チケット使用方法を述べた。図７に示す認証チケットを使用する認証処理は、いずれの基地局にも帰属しない端末局１０が、いずれかの基地局に帰属する際にも適用可能である。例えば、端末局１０が基地局２００に帰属し、認証サーバ３０から認証チケットを配布された後、基地局２００への帰属を解除した場合を考える。この場合に、端末局１０が再度基地局２００へ帰属する際には、認証サーバ３０との間の認証処理を実行することなく、図７に示す認証チケットを使用する認証処理を実行することによって、ネットワーク８０との通信を開始することも可能である。
次に、ハンドオーバーの必要がない地点で、即ち、即ち無線アクセスサービスエリア内であってその境界近くではない地点において端末局１０が通信しているときに、認証チケットが無効となった場合の動作を説明する。図８は、端末局１０が、基地局２０１に対応する無線アクセスサービスエリア７０１において、ネットワーク８０と通信を行っている状態で認証チケットが無効となった場合の動作を説明するものである。
認証チケットが無効になるとは、有効範囲情報５０３に設定された有効範囲に現在又は次のハンドオーバーの際に帰属する基地局が含まれていないこと、又は有効期間情報５０４に設定された有効期間が切れていることを意味する。端末局１０が、なんらかの方法によって現在及び次に帰属する基地局の識別情報を認識することにより、有効範囲情報５０３に起因して認証チケットが無効になったことを認識することが可能である。また、有効期間情報５０４に設定された有効期間と現在の日時を比較することにより、有効期間情報５０４に起因して認証チケットが無効となったことを認識することが可能である。
端末局１０は、定期的に若しくはなんらかのタイミングで認証チケットの有効性を確認し、認証チケットが無効であることを確認した場合には、認証サーバ３０に対して認証チケットの再発行を要求する。再発行の要求を受けた認証サーバ３０は、端末局１０との間で再認証処理を実行し、端末局１０の正当性を確認した後、認証チケットを再発行し、端末局１０に対して再配布する。具体的には、端末局１０の認証制御部１４は、定期的に若しくはなんらかのタイミングで認証チケット記憶部１５にアクセスし、その時点で認証チケットが有効であるか否かを確認する。認証チケットが無効となっていた場合、認証制御部１４は基地局２０１を介して認証サーバ３０の制御部３２に対して認証チケットの再発行を要求する。認証チケット再発行の要求を受けた認証サーバ３０の制御部３２は、端末局１０の認証制御部１４との間で再認証処理を実行する。この再認証処理は、S11（図５）の認証処理と同様のものであり、IEEE802.1XやWPAの規定に従うものである（S３０）。再認証が完了し、端末局１０の正当性が確認されると、認証サーバ３０の制御部３２は認証チケットを再発行し、端末局１０の認証制御部１４に対して送信する。無線装置１０の認証制御部１４は、再発行された認証チケットを受信すると、S14（図５）で認証チケットを受信した場合同様に、認証チケットの正当性を確認し、認証チケット記憶部１５に保存する。この際、無効な古い認証チケットは破棄される（S３１）。
ここで、上述のS３０及びS３１は、端末局１０とネットワーク８０との間の通信と並行して行われる。従って、通信を中断することなく認証チケットを更新することが可能である。端末局１０は、次回以降基地局に帰属する際には、再配布された新たな認証チケットを使用して、基地局との間で認証処理を実行する。また、再び認証チケットが無効となった場合も上述のS３０及びS３１が実行される。
本実施例では、無線アクセスシステムとして無線LANアクセスシステムを適用したが、同様に端末局、基地局、認証サーバ及びネットワークを備えるシステムであれば、他のシステムの適用も可能である。例えば、携帯電話通信システム、PHS通信システム等の適用が可能である。
本実施例では、認証サーバを１つとしたが、複数の認証サーバからなる無線アクセスシステムを構成することも可能である。
図９は、本実施例の無線アクセスシステムの構成を示すものである。ただし、本実施例の説明に必要な構成要素のみを記載してある。本実施例の無線アクセスシステムは、端末局１０と、基地局４００〜４０４と、ネットワーク８０とから構成される無線LANアクセスシステムである。認証サーバ３０を備えていない点において実施例１の無線アクセスシステムと構成が異なる。また、基地局４００〜４０４は、実施例１の基地局２００〜２０４とは構成が異なる。基地局４００〜４０４は、それぞれ端末局１０との無線通信を受け持つ無線アクセスサービスエリアを有する。本実施例では、基地局４００及び４０１に対応する無線アクセスサービスエリアを、それぞれ無線アクセスサービスエリア９００及び９０１とした。端末局１０及びネットワーク８０は実施例１の無線アクセスシステムの構成要素と同一である。
図１０は基地局４００〜４０４の構成を示すものである。基地局４００〜４０４は、無線送受信部２１と、制御部４１と、基地局情報記憶部４３と、送受信部４４とから構成される。送受信部２１は、実施例１の基地局２０の構成要素と同一である。制御部４１は、通信制御部２３及び認証制御部４２から構成される。通信制御部２３は実施例１の基地局２００〜２０４の構成要素と同一である。
認証制御部４２は、通信制御部２３との間で信号の送受信を行い、端末局１０の認証処理を行う点で、実施例１の基地局２００〜２０４の認証制御部２４と共通する。しかし、認証処理の内容が異なる。本実施例においては、認証サーバ３０は存在しないため、認証制御部４２が認証に関する全ての動作を担う。即ち、端末局１０の識別情報に基づく認証、認証チケットの発行及び配布、及び認証チケットに基づく認証を行う。認証制御部４２が識別情報に基づく認証を行うためには、端末局１０の識別情報を有している必要がある。本実施例では、基地局４００〜４０４のうち、基地局４００の認証制御部４２にのみ、上記の識別情報が予め設定されている。
基地局情報記憶部４３は、予め設定される基地局情報を記憶し、認証制御部４２の要求に応じて、基地局情報を認証制御部４２に送信する。基地局情報とは、後述する認証チケットの基地局署名６０１(図１２)の正当性を確認するための情報である。本実施例では、基地局４００~４０４のそれぞれが基地局４００~４０４全てに関する基地局情報を有している。
ここで、各基地局が他の基地局の基地局情報を有するようにし、各基地局に帰属する可能性のある全ての端末局の識別情報を装備しないようにすることにより、従来技術に比べ、システムの実装／管理のコスト／手間を削減している。
送受信部４４は、通信制御部２３からの信号に変調処理等を施しネットワーク８０に送信する。また、送受信部４４は、ネットワーク８０からの信号に復調処理等を施して通信制御部２３に送信する。
以下に、本実施例の動作について説明する。図１１はいずれの基地局にも帰属していない端末局１０が基地局４００に帰属し、ネットワーク８０とデータ通信を開始する際の動作を示すものである。
端末局１０の通信制御部１３が自らの存在する位置から最寄りの基地局を検索し、基地局４００に帰属することを決定する。認証制御部１４は基地局４００に対し帰属要求をし、基地局４００の認証制御部４２との間での帰属手順を経て基地局４００に帰属する。ここで、上述の基地局検索及び帰属手順は、IEEE802.11の規定に従うものである。この際、基地局４００の認証制御部４２と端末局１０の認証制御部１４との間で、端末局１０の識別情報、例えばMACアドレスに基づく認証処理を行う。（S４０)。
上記の識別情報による認証が成功、即ち基地局４００によって端末局１０の正当性が確認されると、端末局１０と基地局４００の間の無線通信路が暗号化される。具体的には、端末局１０はIEEE802.1X又はWPAに定義された鍵配布プロトコルに従って暗号鍵を受け取るか、若しくは予め端末局１０及び基地局４００に手動で設定された暗号鍵を用いて無線通信路に暗号化処理を施す。この暗号化は、IEEE802.11で規定されるWEP暗号化を適用する（S４１）。
上述の暗号化が完了すると、端末局１０とネットワーク８０の間の通信が開始される（S４２）。端末局１０とネットワーク８０の間の通信が開始された後、基地局４００から端末局１０に対して認証チケットが送信される(S４３)。
図１２は、本実施例の認証チケットの構成を示すものである。認証チケットは、ヘッダ５０１と、使用者ID情報５０２と、有効範囲情報５０３と、有効期間情報５０４と、使用日時情報５０５と、基地局署名６０１から構成される。認証サーバ署名５０６が基地局署名６０６に変更され、パスフレーズ５０７が削除された点以外は、実施例１の認証チケットと同様である。基地局署名６０１は、端末局１０の正当性が識別情報を有する基地局によって認証されたことを証明する証明情報である。
再び図１１に戻って、認証チケットの配布及び使用方法について詳細に説明する。基地局４００の認証制御部４２は、基地局署名６０１に署名を設定した認証チケットを、端末局１０の認証制御部１４に送信する。端末局１０の認証制御部１４は、受信した認証チケットの基地局署名６０１を確認し、基地局４００によって送信された正当な認証チケットであると認めた場合には、認証チケット記憶部１５に記憶する。不正なチケットであると認めた場合にはこれを破棄し、必要に応じて再送信又は再認証処理を実行する。以下では、正当な認証チケットが認証チケット記憶部１５に記憶されたものとして説明する。
本実施例では、端末局１０とネットワーク８０の間の通信が開始された後で認証チケットが送信されることとしたが、上記の通信開始前に送信される態様をとることも可能である。この場合でも、端末局１０と基地局４００の間の無線通信路が暗号化されるなど、安全な通信路が確保された後、認証チケットがその通信路を使用して端末局１０に送信されるようにすることにより、認証チケットの傍受及び不正使用を防止することができる。
図１３は、基地局４００に帰属し、ネットワーク８０と通信を行っている端末局１０が、移動に伴い帰属する基地局を基地局４０１に切り換えるハンドオーバーの際の動作を示すものである。
図９に示すように、端末局１０は、ネットワーク８０との通信を継続しながら移動し、現在帰属している基地局４００の電波到達限界地点、即ち無線アクセスサービスエリア９００の境界近くになると、基地局検索を再実行し最寄りの基地局４０１を発見する。その後、無線アクセスエリア９００から無線アクセスエリア９０１への移動に対応して、基地局４００から基地局４０１に帰属を切り換えるハンドオーバーを行う。
具体的には、端末局１０の通信制御部１３が受信電波強度の低下や、信号誤り率の上昇から無線アクセスエリア９００の境界近くであることを認識し、基地局を検索し、最寄りの基地局４０１を発見する。その後、無線アクセスエリア９００から無線アクセスエリア９０１への移動に対応して、端末局１０の認証制御部１４と基地局４００の通認証制御４２との間で帰属解除処理を完了する（S５０）。上記の基地局検索及び帰属解除はIEEE802.11の規定に従うものである。帰属解除処理を完了した時点で、端末局１０とネットワーク８０の間の通信プロトコルの上位層における通信は継続しているが、通信プロトコルの物理層における通信は中断されている。
続いて、認証制御部１４が基地局４０１の認証制御部４２に対し帰属要求を送信するが、基地局４０１の認証制御部４２は端末局１０の識別情報を有していなため、端末局１０とネットワーク８０の間の通信を許可することができない。
そこで、端末局１０の認証制御部１４は認証チケットを基地局４０１の認証制御部４２に対して送信する（S５１）。基地局４０１の認証制御部４２は、端末局１０から送信された認証チケット６０８を受信すると、有効範囲情報５０３及び有効期間情報５０４を確認することによって、認証チケットが有効なものであるか否かを判断する。また、基地局署名６０１を確認し、認証チケットが識別情報を有する基地局４００によって正当に発行されたものであるか否かを判断する。さらに、使用者ID情報５０２及び使用日時情報５０５を確認し、認証チケットが不正に使用されたものであるか否か判断する。認証チケットは暗号化されずに送信されるため、端末局１０以外の悪意の者に入手され不正に使用される可能性がある。そこで、このような不正使用を排除する必要がある。具体的には、上述の帰属要求の際に端末局１０から送信された端末局１０のID情報、例えばMACアドレスと、使用者ID情報５０２を比較することにより、認証チケット使用者と帰属しようとしている端末局１０が一致していることを確認することができる。両者が一致しない場合には、不正使用と判断することができる。また、認証チケットを受信した日時と、使用日時情報５０５を比較することにより、不正使用であるか否かを判断することができる。即ち、認証チケットの使用日時情報５０５に設定された日時から受信した日時までの経過時間が、無線伝送遅延の範囲内の程度でない場合には、認証チケットを傍受した第三者による不正使用であると判断することができる（S５２）。
以上の手順により、認証チケットが有効期間内かつ有効範囲内で使用されたものであり、かつ、基地局４００によって正当に発行されたものであり、かつ、正当に使用されているものである、即ち、認証チケットが全体として有効であると判断した場合には、端末局１０と基地局４０１の間の無線通信路が暗号化される。具体的には、端末局１０はIEEE802.1XやWPAに定義された鍵配布プロトコルに従って暗号鍵を受け取る、若しくは予め端末局１０及び基地局４０１に手動で設定された暗号鍵を用いる等によって無線通信路に暗号化処理を施す。この暗号化には、例えば、IEEE802.11で規定されるWEP暗号化を適用する。暗号化が完了すると、基地局４０１の認証制御部４２は、端末局１０の認証制御部１４に対し、ネットワーク８０との通信を許可する通知を送信する。これと同時に基地局４０１の通信制御部２３は、端末局１０とネットワーク８０の間の通信ポートを開放する。上記の通信を許可する通知を受信した端末局１０は、ネットワーク８０との物理層における通信を再開する（S５３）。ここで、S５０からS５３にかけての物理層における通信の中断時間が短いため、上位層における通信は継続したままである。
認証チケットの正当性が判断できない場合には、端末局１０の帰属は許可されず、通信は再開されない。
端末局１０は、移動に伴いハンドオーバーを行うたびに、上述S５０〜S５３の動作を行う。
以上では、端末局１０が帰属する基地局を切り換えるハンドオーバーを行う際の認証チケット使用方法を述べた。図１３に示す認証チケットを使用する認証処理は、いずれの基地局にも帰属しない端末局１０が、いずれかの基地局に帰属する際にも適用可能である。例えば、端末局１０が基地局４００に帰属し、認証チケットを配布された後、基地局４００への帰属を解除した場合を考える。この場合に、端末局１０が基地局４００へ再帰属する際には、識別情報に基づく認証処理を実行することなく、図１３に示す認証チケットを使用する認証処理を実行することによって、ネットワーク８０との通信を開始することも可能である。
本実施例では、１つの基地局４００のみが端末局１０の識別情報を有していることとしたが、複数の基地局が識別情報を有している態様をとることも可能である。
本実施例では、いずれの基地局にも帰属していない端末局１０が、初めに識別情報を有する基地局４００に帰属することとしたが、識別情報を有さない基地局に帰属する態様をとることも可能である。この場合、端末局１０が、帰属する基地局を介して、識別情報を有する端末局４００との間で識別情報に基づく認証処理を実行する態様をとることが可能である。
本実施例では、無線アクセスシステムとして無線LANアクセスシステムを適用したが、同様に端末局、基地局、及びネットワークを備えるシステムであれば、他のシステムの適用も可能である。例えば、携帯電話通信システム、PHS通信システム等の適用が可能である。
実施例１及び２では、ネットワーク８０を有線ネットワークとしたが、無線ネットワーク又は有線区間と無線区間の混在するネットワークを適用することも可能である。
実施例１及び２では、基地局の数を５つとしたが、1つの基地局又は6つ以上の基地局から無線アクセスシステムを構成することも可能である。
実施例１及び２では、基地局への帰属処理を、IEEE802.11の規定に従うものとしたが、端末局が基地局と通信可能な状態に移行する動作であれば、必ずしもIEEE802.11の規定の従うものである必要はない。同様に、帰属解除処理も、端末局が基地局との通信状態を解除する動作であれば、必ずしもIEEE802.11の規定の従うものである必要はない。例えば、上記のように、携帯電話通信システムやPHS通信システムを適用した場合には、帰属処理及び帰属解除処理はそれぞれのシステムに適合したものを適用することができる。
実施例１及び２では、端末局は１つの基地局にのみ帰属しているが、複数の基地局に同時に帰属する態様をとることも可能である。例えば、WCDMA通信システムにおけるソフトハンドオーバーのような態様をとることが可能である。この場合、新たな基地局に帰属した端末局が、他の基地局との通信を継続しつつ、新たな基地局との間で認証チケットに基づく認証処理を、若しくは、新たな基地局を介して認証サーバ又は他の基地局との間で認証処理を行う態様をとることも可能である。
実施例１及び２では、各基地局が対応する1つの無線アクセスサービスエリアを有することとしたが、複数の無線アクセスサービスエリアを有する態様をとることも可能である。例えば、各基地局が複数の指向性アンテナを有し、それぞれの指向性アンテナに対応する無線アクセスサービスエリアを有する態様をとることが可能である。この場合、端末局は、移動に伴い帰属する指向性アンテナを切り換えるハンドオーバーを行う。このハンドオーバーの際には、基地局間のハンドオーバーの際と同様の認証処理を実行することができる。
実施例１及び２では、1つの端末局１０に注目して説明しているが、1つの基地局に複数の端末局が帰属する態様をとることも可能である。
無線アクセスシステムの構成を示した図である。(実施例１) 端末局の構成を示した図である。(実施例１及び２) 基地局の構成を示した図である。(実施例１) 認証サーバの構成を示した図である。（実施例１） 認証チケット配布の動作を示した図である。(実施例１) 認証チケットの構成を示した図である。（実施例１） 認証チケットを使用した認証処理を示した図である。(実施例１) 認証チケットが無効になった際の動作を示した図である。（実施例１） 無線アクセスシステムの構成を示した図である。（実施例２） 基地局の構成を示した図である。(実施例２) 認証チケット配布の動作を示した図である。(実施例２) 認証チケットの構成を示した図である（実施例２） 認証チケットを使用した認証処理を示した図である。(実施例２)
符号の説明
１０ 端末局
１１ 無線送受信部
１２ 制御部
１３ 通信制御部
１４ 認証制御部
１５ 認証チケット記憶部
２００〜２０４ 基地局
２１ 無線送受信部
２２ 制御部
２３ 通信制御部
２４ 認証制御部
２５ 送受信部
３０ 認証サーバ
３１ 送受信部
３２ 制御部
３３ 識別情報記憶部
４００〜４０４ 基地局
４１ 制御部
４２ 認証制御部
４３ 基地局情報記憶部
４４ 送受信部
５０１ ヘッダ
５０２ 使用者ID情報
５０３ 有効範囲情報
５０４ 有効期間情報
５０５ 使用日時情報
５０６ 認証サーバ署名
５０７ パスフレーズ
５０８ 認証チケット本体
６０１ 基地局署名
６０２ 認証チケット本体
７００〜７０１ 無線アクセスサービスエリア
８０ ネットワーク
９００〜９０１ 無線アクセスサービスエリア

Claims (24)

  1. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークと前記基地局と接続された認証サーバとを含む通信システムにおいて、前記基地局のいずれかとの無線通信を介して前記ネットワークと通信する端末局の認証方法であって、
    前記端末局が、認証サーバとの間で、前記端末局が前記ネットワークとの通信の開始を許可されるために必要な第１の認証処理を実行し、
    前記端末局が、前記第１の認証処理の結果に基づいて、前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの間の通信を開始し、
    前記認証サーバが、前記第１の認証処理の結果に基づいて前記端末局と前記ネットワークとの通信を許可したことを示す認証チケットを前記端末局に対して送信し、
    前記端末局が、前記認証チケットを記憶し、
    前記端末局が、前記基地局のいずれかとの通信を終了した後、再度前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの通信を開始するにあたって、前記認証チケットを前記基地局のいずれかに送信し、
    認証チケットを受信した前記基地局が、前記端末局との間で、前記認証サーバを介さずに、前記第１の認証処理と異なる、前記認証チケットに基づいた第２の認証処理を実行し、
    前記端末局が、前記第２の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始すること、
    を特徴とする認証方法。
  2. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおいて、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置であって、
    前記ネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始し、
    前記第１の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始し、
    前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶することを特徴とする無線通信装置。
  3. 前記ネットワークとの通信の開始に必要な前記認証情報を記憶している場合に、前記第１の認証処理と異なる第２の認証処理を開始することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
  4. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおいて、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置であって、
    前記ネットワークとの通信を開始するに際し、
    前記ネットワークとの通信に必要な認証情報を記憶していない場合に第１の認証処理を開始し、
    前記認証情報を記憶している場合に前記第１の認証処理とは異なる第２の認証処理を開始することを特徴とする無線通信装置。
  5. 前記第２の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始し、
    前記ネットワークとの通信と並行して前記第１の認証処理を開始することを特徴とする請求項３又４に記載の無線通信装置。
  6. 前記第２の認証処理において、前記認証情報を前記基地局に対して送信することを特徴とする請求項３乃至５に記載の無線通信装置。
  7. 前記認証情報が、当該無線通信装置が当該認証情報を前記基地局に対して送信した日時に関する時刻情報を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
  8. 前記認証情報が暗号化情報を含み、
    前記認証情報を前記暗号化情報によって暗号化処理を施して前記基地局に対して送信することを特徴とする請求項６又は７に記載の無線通信装置。
  9. 前記認証情報が、当該無線通信装置のID情報と、前記認証情報の有効期間情報と、前記認証情報の有効範囲情報とのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２乃至８に記載の無線通信装置。
  10. 前記第１の認証処理を前記基地局と接続された認証装置との間で実行し、
    前記認証情報が、前記認証装置から送信され、前記認証装置が設定する証明情報を含むことを特徴とする請求項２乃至９に記載の無線通信装置。
  11. 前記第１の認証処理を前記基地局との間で実行し、
    前記認証情報が前記基地局から送信され、前記基地局が設定する証明情報を含むことを特徴とする請求項２乃至９に記載の無線通信装置。
  12. 前記認証情報が無効となった場合に前記第１の認証処理を再度開始することを特徴とする請求項２乃至１１に記載の無線通信装置。
  13. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおいて、前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークと通信する無線通信装置であって、
    前記ネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始する手段と、
    前記第１の認証処理の結果に基づいて前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの間の通信を開始する手段と、
    前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶する手段と、
    前記基地局のいずれかとの通信を終了した後、再度前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークとの通信を開始するにあたって、前記第１の認証処理と異なる第２の認証処理を実行するために前記認証情報を前記基地局のいずれかに対して送信する手段と、
    を備えることを特徴とする無線通信装置。
  14. ネットワークと、前記ネットワークと通信する無線通信装置とを含む通信システムにおいて、前記ネットワークと接続され前記無線通信装置と通信する基地局であって、
    前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を許可されたことを示す認証情報が前記無線通信装置から送信されない場合は、前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始するために必要な第１の認証処理を開始し、
    前記無線通信装置から前記認証情報が送信された場合は、前記認証情報に基づいて前記第一の認証処理とは異なる第２の認証処理を開始し、
    前記第１の認証処理又は前記第２の認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置と前記ネットワークとの通信を許可することを特徴とする基地局。
  15. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークと前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置とを含む通信システムにおいて、
    前記基地局と接続された認証装置であって、
    前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始するために必要な認証処理を開始し、
    前記認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置に対して認証情報を送信することを特徴とする認証装置。
  16. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおける、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置の認証方法であって、
    前記無線通信装置がネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始する第１の認証ステップと、
    前記第１の認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始する第１の通信開始ステップと、
    前記無線通信装置が前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶する認証情報記憶ステップと、
    を備えることを特徴とする認証方法。
  17. 前記無線通信装置が前記ネットワークとの間の通信を開始する際に前記ネットワークとの通信の開始に必要な前記認証情報を記憶している場合は、前記第１の認証ステップと異なる第２の認証ステップを開始することを特徴とする請求項１６に記載の認証方法。
  18. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおける、前記基地局を介して前記ネットワークと通信する無線通信装置の認証方法であって、
    無線通信装置が前記ネットワークと通信を開始する際にネットワークとの通信に必要な認証情報を記憶していない場合に、第１の認証処理を開始する第１の認証ステップと、
    無線通信装置が前記ネットワークと通信を開始する際に前記認証情報を記憶している場合に、前記第１の認証処理とは異なる第２の認証処理を開始する第２の認証ステップと、
    を備えることを特徴とする認証方法。
  19. 前記第２の認証処理の結果に基づいて前記ネットワークとの通信を開始する第２の通信開始ステップと、
    前記ネットワークとの通信と並行して前記第１の認証処理を開始する追加認証ステップと、
    を備えること特徴とする請求項１７又１８に記載の認証方法。
  20. 前記第２の認証処理において、前記無線通信装置が前記認証情報を前記基地局に対して送信することを特徴とする請求項１７乃至１９に記載の認証方法。
  21. 前記第１の認証処理が前記無線通信装置と前記基地局と接続された認証装置との間で実行され、
    前記認証情報が、前記認証装置から送信され、前記認証装置が設定する証明情報を含むことを特徴とする請求項１６乃至２０に記載の認証方法。
  22. 前記第１の認証処理が前記無線通信装置と前記基地局との間で実行され、
    前記認証情報が前記基地局から送信され、前記基地局が設定する証明情報を含むことを特徴とする請求項１６乃至２０に記載の認証方法。
  23. 前記認証情報が無効となった場合に前記第１の認証処理を再度開始する再認証ステップを備えることを特徴とする請求項１６乃至２２に記載の認証方法。
  24. 少なくとも１つの基地局と前記基地局と接続されたネットワークとを含む通信システムにおける、前記基地局のいずれかを介して前記ネットワークと通信する無線通信装置の認証方法であって、
    前記無線通信装置がネットワークとの通信の開始に必要な第１の認証処理を開始する初期認証ステップと、
    前記初期認証ステップにおける前記第１の認証処理の結果に基づいて前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を開始する通信開始ステップと、
    前記無線通信装置が前記初期認証ステップにおける前記第１の認証処理の結果に基づく認証情報を記憶する認証情報記憶ステップと、
    第１の通信開始ステップを実行した後、前記無線通信装置が前記基地局のいずれかとの通信を終了する通信中断ステップと、
    前記通信終了ステップを実行した後、
    前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信の開始に必要な前記認証情報を記憶していない場合には前記第１の認証処理を開始し、前記ネットワークとの通信に必要な前記認証情報を記憶している場合には前記認証情報に基づいて前記第１の認証処理と異なる第２の認証処理を開始する認証ステップと、
    前記認証ステップにおける前記第１の認証処理又は前記第２の認証処理に基づいて前記無線通信装置が前記ネットワークとの通信を再開する通信再開ステップと、
    を備えることを特徴とする認証方法。
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